提高小电流接地选线准确性措施及分析

提高小电流接地选线准确性措施及分析

孟旭

国网山西省电力公司超高压变电分公司  山西太原  030032

摘要：在 10~35kV 电网中，普遍采用中性点不接地或经消弧线圈接地的方式，这两种方式统称为小电流接地系统。小电流接地系统单相接地故障是电网最常见的故障之一，线路接地故障占总故障的 70%以上。在实际运行中存在准确性不高的问题，尤其是在经消弧线圈接地系统中动作正确率很低，对可靠供电造成了很大的影响。电力公司对线路跳闸率考核要求提高，如何减少线路不必要的停电次数已成为当前思考的重要问题。

关键词：小电流接地；单相接地；解决措施

引言

当发生单相接地故障时，应及时找出接地故障线路以便迅速处理。对于单相接地故障的检测，传统的方法是采用副二次绕组接成开口三角形的三相电压互感进行检测。为了寻找故障线路，值班员通常采取轮流拉闸的办法来确定具体的故障线路。这种方法，会给安全运行及用户的生产造成一定的影响，降低了用户的供电可靠性。及时准确地判定接地回路是快速排除单相接地故障的基础，实现判定接地故障回路的保护装置通常被称为小电流接地选线装置，但选线装置发生误选和漏选几率较大，效果不能令人满意，因此研究小电流接地选线准确性这一课题对提高供电可靠性有很强的实践性意义。

1.小电流接地系统发生单相接地时产生的问题

在系统正常运行的过程中，三相对地的电容电流通常相似度很高，因为三相电容中性点负责接地，因此电位数值呈现 0，而在电势方面，电网电源和电容的中性点电势相同，因而此时的电源中性点电势是 0.倘若遇到单相接地的情况时，整个电网的接地单相电压会直接下降到 0 值，同时零序电压 V0 也会在电网中呈现出来。此时的相电压值和平常的电压值相同，但是电流的电压量却是同接地相故障前不一致。通常系统中很少会存在负序电压，因此零序电压也叫中性点位移电压。

1.1 中性点不接地系统

当电网系统出现毛病时，通常情况下，在正常线路中会产生零序电流，即接地电容电流，这时的故障电流会大于接地电容电流值，电流方向以母线为起点，流向故障的线路。然而当出现接地电流较大的情况时，电弧很难自己熄灭，而是在此基础上产生更强的弧光，并不间断的接地过电压。这样一来，很容易引起多相短路的情况，进而影响整个电网的正常运行。

1.2 各种干扰对零序电流测量的影响

在进行零序电流测量过程中，通常会受到两方面的干扰：一方面，会受到电磁场的干扰。当变电站地处电磁场范围内时，会受到很强的电磁波的干扰，因此，小信号经常因受干扰程度大而出现接收不到的情况；另一方面是当系统负荷出现不平衡状态时，零序电流和谐波电流值会随着变大。倘若系统负荷不平衡，那么在测量回路电流时，就会产生一些零序电流，从而在一定程度上影响接地时的电容电流。

1.3接地选线装置运行中的问题

硬件电路设计上存在的先天不足，装置投运的最初一段时间，判断准确率很高，运行一段时间后会因为由于硬件电路故障导致不准确了。小电流接地选线装置未作为继电保护装置对待。不论是从设计、制造、工艺还是从应用上讲小电流选线装置一直被认为是一个检测装置，由于它的运行好坏不直接对系统的安全运行造成影响，因此未引起足够的重视。接线错误，从现场的情况来看，往往会出现零序回路不对应、回路未接人、零序不平衡电流过大、极性不对等现象。很多变电站采用架空线出线，无法安装零序电流互感器，只能采用三相电流互感器合成零序电流。由于电流互感器的误差及各线路的电流互感器变比可能不一致，使选线准确率大大降低，这是基于零序电流选线原理的装置无法克服的缺陷。

1.4其它因素

接地故障时受到不同故障线路、故障相别、故障初相角、故障点位置以及不同系统的接地方式、故障接地电阻的影响等因素采集的参量差别较大。受电网的自身结构、负荷变化及现场状况复杂，故实际应用中针对单一故障信息的选线方法都有适用范围和局限性。小电流系统单相接地时产生的零序 电流是系统的电容电流，其大小与系统规模和线路类型（电缆或架空线）有关，在小电流弱信号下实现选线，其准确率难以保证。干扰大、信噪比小，尤其是现场各种干扰使检测出的故障成分信噪比非常低，可用信号不能被有效提取，误选的可能性会更大。配电网运行方式改变频繁，造成电容电流和谐波电流也频繁改变也会造成零序电流和谐波电流的不稳定。

2.提高小电流接地选线监控装置准确性的相关措施

2.1 零序电流互感器精度和安装问题

一般情况下，当出现电流互感器有较大的误差时，其主要原因就是一次侧匝数太少，然而零序电流互感器的一次侧只有很短的一匝。单相接地的电流通常为 10A 以内，因此，在互感器变化过程中，产生的误差值能在20%以上，而角误差也能高达 20 度，因此，这样一来，接地检测工作并不能确保绝对的准确。因此，在装置小电流接地选线监控时，要将精度较高的零序电流互感器考虑在内，并确保其线性测量范围在 mA 级以上，这样一来，励磁阻抗更易同电流继电器的线圈阻抗相互契合。进一步扩大功率输出值，提高准确度。倘若发生接地问题时，很容易会反流回有障碍的电流，并经过有障碍的线路和正常线路的电缆铅皮，与此同时，有障碍的电流也会沿着正常线路电缆的导电外皮再流动回来，很可能会使得正常线路的零序电流增大，致使出现正常线路保护误动作的情况。此外，由于正常线路的电缆外皮会将接地电的电流分散，这样也会造成一定量的有障碍线路的零序电流发生损耗的情况，逐渐降低零序电流的保护灵活度。

2.2 系统运行方式变化和线路长度可能相差很大

在国内的变电所中，一般都由上一级人员决定消弧线圈的投入与否，因此，变电所在运行过程中也会出现有消弧线圈投入和无投入的两种状态，并且出线回路数也会有所调整，这样一来，很容易使得一次接地电流差异较大，最终出现监控装置的动作错误。因此，很多商家根据这个问题做了很好的改进，并设置了自动识别系统，改变了原有的运行方式，更方便进行装置内部参数的自行调整。倘若出现线路长度差距较大情况时，装置会出现错误判断，由于故障点的零序电流的总值被细分为多条正常线路的零序电流，同时线路和零序电流值成正比形式。在变电所中，如果接地的线路是 2 号，1 号线路会加长，接地电流值是 5A，3 号线路的电流值是 0.5A，4 号线路的电流值是 0.3A，那么 2 号线路的接地电流就是 5.8A。不仅如此互感器误差和测量误差也要考虑在内，因此 2 号线路的电流值就可能不是最大值，因此形成误判的情况。

2.3设备参数及试验的影响

加强对零序 CT 进行参数特性检测，对投运的选线装置的性能进行梳理，找出其原理差异，并对原理进行充分掌握，判断是否具备较高的选线能力。对接地选线进行实际检测，对一次进行模拟接地试验，各厂家在原理上有独特的方式方法，而这些很难用常规仪器进行验证，试验方法是影响接地准确性的重要因素。无法对该类品进行动模试验，现场接地试验是检验装置能否满足现场需求的惟一办法，或者是从一次升流升压，尽量选择准确度高的专用零序电流互感器。二次接线中尽量减少误差和电磁干扰的影响，二次电缆采用屏蔽电缆为好，屏蔽层两端应可靠接地。所有配出线的零序电流互感器一、二次极性要核对正确，最好在同一变电所采用同一种接线方式，支撑零序电流互感器的铁框架不应形成闭合框架，以免分散故障时的接地电流。结论因此，在装置小电流接地选线监控时，应当尽可能的考虑到零序电流互感器精度和安装问题，并针对系统运行方式变化进行改进，设置自动识别系统，进一步保障监控装置内部参数完成自行调整，将遇到的相关问题尽可能从误差最小的角度解决。

参考文献

[1]刘翔宇.小电流接地选线装置存在问题及处理措施[J].河北电力技术，2009，28（6）：43-44.

[2]刘林，刘岑俐.关于一起小电流接地选线保护不正确动作的分析[J].科学与信息化，2020（35）：94，96.

[3]陈鹏.小电流接地系统单相接地故障选线的研究[J].科技创新导报，2015，12（26）：83-84.

[4]孙丰利，袁媛，刘锡云，等.小电流接地选线装置工程应用分析[J].硅谷，2010（14）：125.

[5]王晓宁，闫志刚，宋志勇.小电流接地系统的新判据在检测工程应用分析[J].微计算机信息，2010，26（4）：233-235.

[6]李巧云.小电流接地系统接地检测工程应用分析[J].机械管理开发，2005（3）：59-60，62.